Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ භාවිතා කරන බ්‍රව්සර් අනුවාදයේ CSS සඳහා සීමිත සහයක් ඇත. හොඳම අත්දැකීම සඳහා, ඔබ යාවත්කාලීන කළ බ්‍රව්සරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රිය කරන්න). මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි විලාස සහ JavaScript නොමැතිව අඩවිය ප්‍රදර්ශනය කරන්නෙමු.
නිදන්ගත ආසාදන වර්ධනය කිරීමේදී ජෛව පටල වැදගත් අංගයකි, විශේෂයෙන් වෛද්‍ය උපකරණ සම්බන්ධ වන විට. සම්මත ප්‍රතිජීවක මගින් ජෛව පටල තුරන් කළ හැක්කේ ඉතා සීමිත ප්‍රමාණයකට පමණක් බැවින් මෙම ගැටළුව වෛද්‍ය ප්‍රජාවට විශාල අභියෝගයක් එල්ල කරයි. ජෛව පටල සෑදීම වැළැක්වීම විවිධ ආලේපන ක්‍රම සහ නව ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීමට හේතු වී තිබේ. මෙම ක්‍රම මගින් ජෛව පටල සෑදීම වළක්වන ආකාරයෙන් මතුපිට ආලේප කිරීම අරමුණු කරයි. ලෝහමය වීදුරු මිශ්‍ර ලෝහ, විශේෂයෙන් තඹ සහ ටයිටේනියම් ලෝහ අඩංගු ඒවා, කදිම ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී ආලේපන ලෙස මතු වී ඇත. ඒ සමඟම, උෂ්ණත්වයට සංවේදී ද්‍රව්‍ය සැකසීම සඳහා සුදුසු ක්‍රමයක් වන බැවින් සීතල ඉසින තාක්ෂණය භාවිතය වැඩි වී ඇත. යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර ලෝහ ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතා කරමින් ත්‍රිත්ව Cu-Zr-Ni වලින් සමන්විත නව ප්‍රතිබැක්ටීරීය පටල ලෝහ වීදුරුවක් සංවර්ධනය කිරීම මෙම අධ්‍යයනයේ අරමුණෙහි කොටසක් විය. අවසාන නිෂ්පාදනය සෑදෙන ගෝලාකාර කුඩු අඩු උෂ්ණත්වවලදී මල නොබැඳෙන වානේ මතුපිට සීතල ඉසින ආලේපනය සඳහා අමුද්‍රව්‍යයක් ලෙස භාවිතා කරයි. ලෝහමය වීදුරුවලින් ආලේප කරන ලද උපස්ථරවලට මල නොබැඳෙන වානේ හා සසඳන විට ජෛව පටල සෑදීම අවම වශයෙන් ලොග් 1 කින් සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කිරීමට හැකි විය.
මානව ඉතිහාසය පුරාම, ඕනෑම සමාජයකට එහි නිශ්චිත අවශ්‍යතා සපුරාලන නව ද්‍රව්‍ය හඳුන්වාදීම සැලසුම් කිරීමට සහ ප්‍රවර්ධනය කිරීමට හැකි වී ඇති අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ගෝලීයකරණය වූ ආර්ථිකයක කාර්ය සාධනය සහ ශ්‍රේණිගත කිරීම වැඩිදියුණු වී ඇත. සෞඛ්‍ය, අධ්‍යාපනය, කර්මාන්ත, ආර්ථික විද්‍යාව, සංස්කෘතිය සහ වෙනත් ක්ෂේත්‍රවල එක් රටකින් හෝ කලාපයකින් තවත් රටකට ජයග්‍රහණ අත්කර ගැනීම සඳහා ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය සහ චරිත නිරූපණය සඳහා ද්‍රව්‍ය සහ නිෂ්පාදන උපකරණ සහ සැලසුම් සංවර්ධනය කිරීමේ මානව හැකියාව සැමවිටම ආරෝපණය කර ඇත. රට හෝ කලාපය නොසලකා ප්‍රගතිය මනිනු ලැබේ. 2 වසර 60 ක් තිස්සේ, ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයින් තම කාලයෙන් වැඩි කොටසක් කැප කර ඇත්තේ එක් ප්‍රධාන කරුණක් කෙරෙහි අවධානය යොමු කිරීමට ය: නව සහ අති නවීන ද්‍රව්‍ය ලුහුබැඳීම. මෑත කාලීන පර්යේෂණ මගින් පවතින ද්‍රව්‍යවල ගුණාත්මකභාවය සහ කාර්ය සාධනය වැඩිදියුණු කිරීම මෙන්ම සම්පූර්ණයෙන්ම නව වර්ගවල ද්‍රව්‍ය සංස්ලේෂණය කිරීම සහ සොයා ගැනීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇත.
මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය එකතු කිරීම, ද්‍රව්‍ය ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය වෙනස් කිරීම සහ තාප, යාන්ත්‍රික හෝ තාප-යාන්ත්‍රික සැකසුම් ශිල්පීය ක්‍රම යෙදීම හේතුවෙන් විවිධ ද්‍රව්‍යවල යාන්ත්‍රික, රසායනික සහ භෞතික ගුණාංගවල සැලකිය යුතු දියුණුවක් ඇති වී තිබේ. තවද, මෙතෙක් අසා නොතිබූ සංයෝග මෙම අවස්ථාවේදී සාර්ථකව සංස්ලේෂණය කර ඇත. මෙම නොනවතින උත්සාහයන් සාමූහිකව උසස් ද්‍රව්‍ය ලෙස හඳුන්වන නව නව්‍ය ද්‍රව්‍ය පවුලක් බිහි කර ඇත. නැනෝස්ඵටික, නැනෝ අංශු, නැනෝ ටියුබ්, ක්වොන්ටම් තිත්, ශුන්‍ය-මාන, අස්ඵටික ලෝහ වීදුරු සහ ඉහළ-එන්ට්‍රොපි මිශ්‍ර ලෝහ යනු පසුගිය සියවසේ මැද භාගයේ සිට ලෝකයට හඳුන්වා දුන් දියුණු ද්‍රව්‍ය සඳහා උදාහරණ කිහිපයක් පමණි. අවසාන නිෂ්පාදනයේ හෝ එහි නිෂ්පාදනයේ අතරමැදි අවධීන්හිදී උසස් ගුණාංග සහිත නව මිශ්‍ර ලෝහ නිෂ්පාදනය කර සංවර්ධනය කරන විට, අසමතුලිතතාවයේ ගැටළුව බොහෝ විට එකතු වේ. සමතුලිතතාවයෙන් සැලකිය යුතු ලෙස බැහැර වීමට නව නිෂ්පාදන ශිල්පීය ක්‍රම ක්‍රියාත්මක කිරීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, ලෝහමය වීදුරු ලෙස හඳුන්වන නව මෙටාස්ටේබල් මිශ්‍ර ලෝහ පන්තියක් සොයාගෙන ඇත.
1960 දී කැල්ටෙක් හි ඔහුගේ කාර්යය ලෝහ මිශ්‍ර ලෝහ සංකල්පයේ විප්ලවයක් ගෙන ආවේය. තත්පරයට අංශක මිලියනයකට ආසන්න වේගයකින් ද්‍රව වේගයෙන් ඝනීකරණය කිරීමෙන් වීදුරු සහිත Au-25 at.% Si මිශ්‍ර ලෝහ සංස්ලේෂණය කළ විට. 4. මහාචාර්ය පොල් ඩුවෙස්ගේ සොයාගැනීමේ සිදුවීම ලෝහ වීදුරු (MG) ඉතිහාසයේ ආරම්භය සනිටුහන් කළා පමණක් නොව, ලෝහ මිශ්‍ර ලෝහ ගැන මිනිසුන් සිතන ආකාරයෙහි සුසමාදර්ශී වෙනසක් ද ඇති කළේය. MG මිශ්‍ර ලෝහ සංස්ලේෂණය පිළිබඳ මුල්ම පුරෝගාමී අධ්‍යයනයන්ගෙන් පසුව, සියලුම ලෝහ වීදුරු පාහේ පහත සඳහන් ක්‍රමවලින් එකක් භාවිතා කිරීමෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම නිපදවා ඇත; (i) දියවීම හෝ වාෂ්ප වේගයෙන් ඝන වීම, (ii) දැලිසෙහි පරමාණුක අක්‍රමිකතාව, (iii) පිරිසිදු ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය අතර ඝන-තත්ව අස්ථාවරකරණ ප්‍රතික්‍රියා සහ (iv) පරිවෘත්තීය අවධිවල ඝන-තත්ව සංක්‍රාන්ති.
ස්ඵටික හා සම්බන්ධ දිගු දුර පරමාණුක අනුපිළිවෙල නොමැතිකම මගින් MG කැපී පෙනේ, එය ස්ඵටිකවල නිර්වචන ලක්ෂණයකි. අද ලෝකයේ, ලෝහ වීදුරු ක්ෂේත්‍රයේ විශාල ප්‍රගතියක් ලබා ඇත. ඒවා ඝන-තත්ව භෞතික විද්‍යාවේ පමණක් නොව, ලෝහ විද්‍යාව, මතුපිට රසායන විද්‍යාව, තාක්ෂණය, ජීව විද්‍යාව සහ තවත් බොහෝ ක්ෂේත්‍රවල ද උනන්දුවක් දක්වන රසවත් ගුණාංග සහිත නව ද්‍රව්‍ය වේ. මෙම නව වර්ගයේ ද්‍රව්‍ය ඝන ලෝහවලින් වෙනස් ගුණාංග ප්‍රදර්ශනය කරන අතර, එය විවිධ ක්ෂේත්‍රවල තාක්ෂණික යෙදුම් සඳහා සිත්ගන්නා අපේක්ෂකයෙකු බවට පත් කරයි. ඒවාට වැදගත් ගුණාංග කිහිපයක් ඇත; (i) ඉහළ යාන්ත්‍රික ductility සහ අස්වැන්න ශක්තිය, (ii) ඉහළ චුම්භක පාරගම්යතාව, (iii) අඩු බලහත්කාරය, (iv) අසාමාන්‍ය විඛාදන ප්‍රතිරෝධය, (v) උෂ්ණත්ව ස්වාධීනත්වය 6,7 ක සන්නායකතාවය.
යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර ලෝහකරණය (MA)1,8 යනු සාපේක්ෂව නව තාක්‍ෂණයකි, එය ප්‍රථම වරට 19839 දී මහාචාර්ය CC Kock සහ සගයන් විසින් හඳුන්වා දෙන ලදී. කාමර උෂ්ණත්වයට ඉතා ආසන්න පරිසර උෂ්ණත්වවලදී පිරිසිදු මූලද්‍රව්‍ය මිශ්‍රණයක් ඇඹරීමෙන් ඔවුන් අස්ඵටික Ni60Nb40 කුඩු සකස් කළහ. සාමාන්‍යයෙන්, MA ප්‍රතික්‍රියාව සිදු කරනු ලබන්නේ ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක ප්‍රතික්‍රියාකාරක ද්‍රව්‍ය කුඩු විසරණ සම්බන්ධ කිරීම අතර වන අතර, සාමාන්‍යයෙන් මල නොබැඳෙන වානේ වලින් සාදන ලද බෝල මෝල 10 (රූපය 1a, b) බවට පත් කෙරේ. එතැන් සිට, මෙම යාන්ත්‍රිකව ප්‍රේරිත ඝන-තත්ව ප්‍රතික්‍රියා තාක්‍ෂණය අඩු (රූපය 1c) සහ ඉහළ ශක්ති බෝල මෝල් මෙන්ම දණ්ඩ මෝල්11,12,13,14,15, 16 භාවිතා කරමින් නව අස්ඵටික/ලෝහමය වීදුරු මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු සකස් කිරීමට භාවිතා කර ඇත. විශේෂයෙන්, මෙම ක්‍රමය Cu-Ta17 වැනි මිශ්‍ර කළ නොහැකි පද්ධති මෙන්ම Al-සංක්‍රාන්ති ලෝහ පද්ධති (TM; Zr, Hf, Nb සහ Ta)18,19 සහ Fe-W20 වැනි ඉහළ ද්‍රවාංක මිශ්‍ර ලෝහ සකස් කිරීමට භාවිතා කර ඇත, ඒවා සාම්ප්‍රදායික සූදානම් කිරීමේ මාර්ග භාවිතයෙන් ලබා ගත නොහැක. තවද, ලෝහ ඔක්සයිඩ්, කාබයිඩ්, නයිට්‍රයිඩ්, හයිඩ්‍රයිඩ්, කාබන් වල කාර්මික පරිමාණයේ නැනෝ ස්ඵටික සහ නැනෝ සංයුක්ත කුඩු අංශු සකස් කිරීම සඳහා MA වඩාත් බලගතු නැනෝ තාක්‍ෂණික මෙවලම් වලින් එකක් ලෙස සැලකේ. නැනෝ ටියුබ්, නැනෝ දියමන්ති, මෙන්ම ඉහළ-පහළ ප්‍රවේශය 1 සහ මෙටාස්ටේබල් අදියර හරහා පුළුල් ස්ථායීකරණය.
මෙම අධ්‍යයනයේදී Cu50(Zr50−xNix) ලෝහ වීදුරු (MG) ආලේපනය/SUS 304 සකස් කිරීමට භාවිතා කරන නිෂ්පාදන ක්‍රමය පෙන්වන ක්‍රමලේඛනය.(අ) අඩු ශක්ති බෝල ඇඹරුම් තාක්ෂණය භාවිතයෙන් විවිධ Ni සාන්ද්‍රණයන් x (x; 10, 20, 30 සහ 40 at.%) සහිත MG මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු සකස් කිරීම.(අ) ආරම්භක ද්‍රව්‍ය මෙවලම් වානේ බෝල සමඟ මෙවලම් සිලින්ඩරයකට පටවා ඇති අතර (ආ) He වායුගෝලයෙන් පිරුණු අත්වැසුම් පෙට්ටියක මුද්‍රා තබා ඇත.(ඇ) ඇඹරීමේදී බෝල චලනය නිරූපණය කරන ඇඹරුම් භාජනයේ විනිවිද පෙනෙන ආකෘතියක්. පැය 50 කට පසු ලබාගත් කුඩු වල අවසාන නිෂ්පාදනය සීතල ඉසින ක්‍රමය (d) භාවිතයෙන් SUS 304 උපස්ථරය ආලේප කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ලදී.
තොග ද්‍රව්‍ය මතුපිට (උපස්ථර) සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, මතුපිට ඉංජිනේරු විද්‍යාවට මුල් තොග ද්‍රව්‍යයේ අඩංගු නොවන ඇතැම් භෞතික, රසායනික සහ තාක්ෂණික ගුණාංග ලබා දීම සඳහා මතුපිට (උපස්ථර) සැලසුම් කිරීම සහ වෙනස් කිරීම ඇතුළත් වේ. මතුපිට ප්‍රතිකාර මගින් ඵලදායී ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකි සමහර ගුණාංග අතරට උල්ෙල්ඛ ප්‍රතිරෝධය, ඔක්සිකරණය සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය, ඝර්ෂණ සංගුණකය, ජෛව නිෂ්ක්‍රීයතාව, විද්‍යුත් ගුණාංග සහ තාප පරිවරණය ඇතුළත් වේ. ලෝහ විද්‍යාත්මක, යාන්ත්‍රික හෝ රසායනික ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතා කිරීමෙන් මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කළ හැකිය. ප්‍රසිද්ධ ක්‍රියාවලියක් ලෙස, ආලේපනයක් සරලව අර්ථ දැක්වෙන්නේ වෙනත් ද්‍රව්‍යයකින් සාදන ලද තොග වස්තුවක (උපස්ථරයක්) මතුපිට කෘතිමව තැන්පත් කරන ලද තනි හෝ බහු ස්ථර ද්‍රව්‍යයක් ලෙස ය. මේ අනුව, ආලේපන අපේක්ෂිත තාක්ෂණික හෝ අලංකාර ගුණාංග කිහිපයක් ලබා ගැනීමට මෙන්ම අවට පරිසරය සමඟ අපේක්ෂිත රසායනික හා භෞතික අන්තර්ක්‍රියා වලින් ද්‍රව්‍ය ආරක්ෂා කිරීමට අර්ධ වශයෙන් භාවිතා වේ23.
මයික්‍රොමීටර කිහිපයක (මයික්‍රොමීටර 10-20 ට අඩු) සිට මයික්‍රොමීටර 30 ට වැඩි හෝ මිලිමීටර කිහිපයක් දක්වා ඝණකම සහිත සුදුසු මතුපිට ආරක්ෂණ ස්ථර තැන්පත් කිරීම සඳහා, බොහෝ ක්‍රම සහ ශිල්පීය ක්‍රම යෙදිය හැකිය. සාමාන්‍යයෙන්, ආලේපන ක්‍රියාවලීන් කාණ්ඩ දෙකකට බෙදිය හැකිය: (i) විද්‍යුත් ආලේපනය, විද්‍යුත් රහිත ආලේපනය සහ උණුසුම්-ඩිප් ගැල්වනයිස් කිරීමේ ක්‍රම ඇතුළුව තෙත් ආලේපන ක්‍රම, සහ (ii) බ්‍රේසිං, මතුපිට, භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (PVD), රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (CVD), තාප ඉසින ශිල්පීය ක්‍රම සහ මෑතකදී සීතල ඉසින ශිල්පීය ක්‍රම 24 (රූපය 1d) ඇතුළු වියළි ආලේපන ක්‍රම.
ජෛව පටල යනු ආපසු හැරවිය නොහැකි ලෙස මතුපිටට සම්බන්ධ වී ස්වයං-නිපදවන ලද බාහිර සෛලීය බහු අවයවක (EPS) වලින් වට වූ ක්ෂුද්‍රජීවී ප්‍රජාවන් ලෙස අර්ථ දැක්වේ. මතුපිටින් පරිණත ජෛව පටල සෑදීම ආහාර කර්මාන්තය, ජල පද්ධති සහ සෞඛ්‍ය සේවා පරිසරයන් ඇතුළු බොහෝ කාර්මික අංශවල සැලකිය යුතු පාඩු වලට හේතු විය හැක. මිනිසුන් තුළ, ජෛව පටල සෑදෙන විට, ක්ෂුද්‍රජීවී ආසාදනවලින් 80% කට වඩා (Enterobacteriaceae සහ Staphylococci ඇතුළුව) ප්‍රතිකාර කිරීමට අපහසු වේ. තවද, ප්‍රධාන චිකිත්සක අභියෝගයක් ලෙස සැලකෙන ප්ලාන්ක්ටොනික් බැක්ටීරියා සෛල හා සසඳන විට, පරිණත ජෛව පටල ප්‍රතිජීවක ප්‍රතිකාර සඳහා 1000 ගුණයකින් වැඩි ප්‍රතිරෝධයක් දක්වන බව වාර්තා වී ඇත. සාම්ප්‍රදායික කාබනික සංයෝගවලින් ලබාගත් ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී මතුපිට ආලේපන ද්‍රව්‍ය ඓතිහාසිකව භාවිතා කර ඇත. එවැනි ද්‍රව්‍ය බොහෝ විට මිනිසුන්ට අවදානම් විය හැකි විෂ සහිත සංරචක අඩංගු වුවද, 25,26 එය බැක්ටීරියා සම්ප්‍රේෂණය සහ ද්‍රව්‍ය විනාශය වළක්වා ගැනීමට උපකාරී වේ.
ජෛව පටල සෑදීම හේතුවෙන් ප්‍රතිජීවක ප්‍රතිකාර සඳහා බැක්ටීරියා වල පුළුල් ප්‍රතිරෝධය, ආරක්ෂිතව යෙදිය හැකි ඵලදායී ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී පටල-ආලේපිත මතුපිටක් සංවර්ධනය කිරීමේ අවශ්‍යතාවයට හේතු වී ඇත27. බැක්ටීරියා සෛල ඇලවීම හේතුවෙන් ජෛව පටල බන්ධනය කිරීමට සහ ගොඩනැගීමට බාධා කරන භෞතික හෝ රසායනික ප්‍රති-ඇලවුම් මතුපිටක් සංවර්ධනය කිරීම මෙම ක්‍රියාවලියේ පළමු ප්‍රවේශයයි27. දෙවන තාක්ෂණය වන්නේ ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී රසායනික ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය තැනට නිශ්චිතව, ඉහළ සාන්ද්‍රණයකින් සහ සකස් කළ ප්‍රමාණවලින් ලබා දීමට හැකි වන ආලේපන සංවර්ධනය කිරීමයි. මෙය සාක්ෂාත් කරගනු ලබන්නේ ග්‍රැෆීන්/ජර්මේනියම්28, කළු දියමන්ති29 සහ ZnO-ඩෝප් කළ දියමන්ති වැනි කාබන් ආලේපන30 වැනි බැක්ටීරියා වලට ප්‍රතිරෝධී අද්විතීය ආලේපන ද්‍රව්‍ය සංවර්ධනය කිරීමෙනි, ජෛව පටල සෑදීම හේතුවෙන් විෂ වීම සහ ප්‍රතිරෝධය වර්ධනය උපරිම කරන තාක්ෂණයකි. ඊට අමතරව, බැක්ටීරියා දූෂණයෙන් දිගු කාලීන ආරක්ෂාවක් සැපයීම සඳහා විෂබීජ නාශක රසායනික ද්‍රව්‍ය මතුපිටට ඇතුළත් කරන ආලේපන වඩාත් ජනප්‍රිය වෙමින් පවතී. මෙම ක්‍රියා පටිපාටි තුනම ආලේපිත මතුපිට මත ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී බලපෑම් ඇති කිරීමට සමත් වුවද, යෙදුම් උපාය මාර්ග සංවර්ධනය කිරීමේදී සලකා බැලිය යුතු තමන්ගේම සීමාවන් එක් එක් ඇත.
දැනට වෙළඳපොලේ ඇති නිෂ්පාදන, ජීව විද්‍යාත්මකව ක්‍රියාකාරී අමුද්‍රව්‍ය සඳහා ආරක්ෂිත ආලේපන විශ්ලේෂණය කිරීමට සහ පරීක්ෂා කිරීමට ප්‍රමාණවත් කාලයක් නොමැති වීමෙන් බාධා ඇති වේ. සමාගම් කියා සිටින්නේ ඔවුන්ගේ නිෂ්පාදන පරිශීලකයින්ට යෝග්‍ය ක්‍රියාකාරී අංශ ලබා දෙන බවයි; කෙසේ වෙතත්, මෙය දැනට වෙළඳපොලේ ඇති නිෂ්පාදනවල සාර්ථකත්වයට බාධාවක් වී ඇත. රිදී වලින් ලබාගත් සංයෝග පාරිභෝගිකයින්ට දැන් ලබා ගත හැකි ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී ප්‍රතිකාරවලින් අතිමහත් බහුතරයක භාවිතා වේ. මෙම නිෂ්පාදන සංවර්ධනය කර ඇත්තේ ක්ෂුද්‍ර ජීවීන්ගේ විය හැකි භයානක බලපෑම් වලින් පරිශීලකයින් ආරක්ෂා කිරීම සඳහා ය. රිදී සංයෝගවල ප්‍රමාද වූ ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී බලපෑම සහ ඒ ආශ්‍රිත විෂ වීම අඩු හානිකර විකල්පයක් සංවර්ධනය කිරීම සඳහා පර්යේෂකයන් මත පීඩනය වැඩි කරයි36,37. ගෘහස්ථව සහ පිටත ක්‍රියා කරන ගෝලීය ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී ආලේපනයක් නිර්මාණය කිරීම තවමත් දුෂ්කර කාර්යයක් බව ඔප්පු වෙමින් පවතී.මෙය සෞඛ්‍යයට සහ ආරක්ෂාවට අදාළ අවදානම් නිසා ය.මිනිසුන්ට අඩු හානිකර ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී කාරකයක් සොයා ගැනීම සහ දිගු ආයු කාලයක් සහිත ආලේපන උපස්ථරවලට එය ඇතුළත් කරන්නේ කෙසේදැයි සොයා ගැනීම ඉතා ඉල්ලුමක් ඇති ඉලක්කයකි38. නවතම ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී සහ ප්‍රති-ජෛව පටල ද්‍රව්‍ය සෘජු සම්බන්ධතා හරහා හෝ ක්‍රියාකාරී කාරකය මුදා හැරීමෙන් පසු සමීප පරාසයක බැක්ටීරියා විනාශ කිරීමට නිර්මාණය කර ඇත. ඔවුන්ට මෙය කළ හැක්කේ මූලික බැක්ටීරියා ඇලවීම වැළැක්වීමෙන් (මතුපිට ප්‍රෝටීන් තට්ටුවක් සෑදීමට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීම ඇතුළුව) හෝ සෛල බිත්තියට බාධා කිරීමෙන් බැක්ටීරියා මරා දැමීමෙනි.
මූලික වශයෙන්, මතුපිට ආලේපනය යනු මතුපිටට අදාළ ගුණාංග වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා සංරචකයක මතුපිට තවත් ස්ථරයක් තැබීමේ ක්‍රියාවලියයි. මතුපිට ආලේපනයේ අරමුණ වන්නේ සංරචකයේ ආසන්න මතුපිට කලාපයේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය සහ/හෝ සංයුතිය සකස් කිරීමයි39. මතුපිට ආලේපන ශිල්පීය ක්‍රම විවිධ ක්‍රමවලට බෙදිය හැකි අතර ඒවා රූපය 2a හි සාරාංශ කර ඇත. ආලේපනය නිර්මාණය කිරීමට භාවිතා කරන ක්‍රමය අනුව, ආලේපන තාප, රසායනික, භෞතික සහ විද්‍යුත් රසායනික කාණ්ඩවලට බෙදිය හැකිය.
(අ) මතුපිට සඳහා භාවිතා කරන ප්‍රධාන නිෂ්පාදන ශිල්පීය ක්‍රම පෙන්වන ඇතුළත් කොටස, සහ (ආ) සීතල ඉසින තාක්ෂණයේ තෝරාගත් වාසි සහ අවාසි.
සීතල ඉසින තාක්ෂණය සාම්ප්‍රදායික තාප ඉසින ක්‍රම සමඟ බොහෝ සමානකම් බෙදා ගනී. කෙසේ වෙතත්, සීතල ඉසින ක්‍රියාවලිය සහ සීතල ඉසින ද්‍රව්‍ය විශේෂයෙන් අද්විතීය කරන ප්‍රධාන මූලික ගුණාංග කිහිපයක් ද ඇත. සීතල ඉසින තාක්ෂණය තවමත් ළදරු අවධියේ පවතින නමුත් දීප්තිමත් අනාගතයක් ඇත. ඇතැම් යෙදුම් වලදී, සීතල ඉසින වල අද්විතීය ගුණාංග සාමාන්‍ය තාප ඉසින ක්‍රමවල ආවේණික සීමාවන් අභිබවා යමින් විශාල ප්‍රතිලාභ ලබා දෙයි. එය සාම්ප්‍රදායික තාප ඉසින තාක්ෂණයේ සැලකිය යුතු සීමාවන් ජය ගැනීමට මාර්ගයක් සපයයි, එම කාලය තුළ උපස්ථරය මත තැන්පත් කිරීම සඳහා කුඩු උණු කළ යුතුය. පැහැදිලිවම, මෙම සාම්ප්‍රදායික ආලේපන ක්‍රියාවලිය නැනෝ ස්ඵටික, නැනෝ අංශු, අස්ඵටික සහ ලෝහමය වීදුරු වැනි ඉතා උෂ්ණත්ව සංවේදී ද්‍රව්‍ය සඳහා සුදුසු නොවේ40, 41, 42. තවද, තාප ඉසින ආලේපන ද්‍රව්‍ය සෑම විටම ඉහළ මට්ටමේ සිදුරු සහ ඔක්සයිඩ ප්‍රදර්ශනය කරයි. සීතල ඉසින තාක්ෂණයට තාප ඉසින තාක්ෂණයට වඩා සැලකිය යුතු වාසි රාශියක් ඇත, එනම් (i) උපස්ථරයට අවම තාප ආදානය, (ii) උපස්ථර ආලේපන තේරීම්වල නම්‍යශීලීභාවය, (iii) අදියර පරිවර්තනය සහ ධාන්‍ය වර්ධනය නොමැතිකම, (iv) ඉහළ බන්ධන ශක්තිය1,39 (රූපය 2b). ඊට අමතරව, සීතල ඉසින ආලේපන ද්‍රව්‍යවල ඉහළ විඛාදන ප්‍රතිරෝධයක්, ඉහළ ශක්තියක් සහ දෘඪතාවයක්, ඉහළ විද්‍යුත් සන්නායකතාවයක් සහ ඉහළ ඝනත්වයක් ඇත41. සීතල ඉසින ක්‍රියාවලියේ වාසි වලට පටහැනිව, රූපය 2b හි පෙන්වා ඇති පරිදි, මෙම තාක්ෂණය භාවිතා කිරීමේ අවාසි තවමත් පවතී. Al2O3, TiO2, ZrO2, WC වැනි පිරිසිදු සෙරමික් කුඩු ආලේප කිරීමේදී, සීතල ඉසින ක්‍රමය භාවිතා කළ නොහැක.අනෙක් අතට, සෙරමික්/ලෝහ සංයුක්ත කුඩු ආලේපන සඳහා අමුද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කළ හැකිය.අනෙකුත් තාප ඉසින ක්‍රම සඳහාද මෙයම වේ.සංකීර්ණ පෘෂ්ඨ සහ අභ්‍යන්තර නල මතුපිට තවමත් ඉසීමට අපහසුය.
වත්මන් කාර්යයේ අරමුණ වන්නේ අමු ආලේපන ද්‍රව්‍ය ලෙස ලෝහමය වීදුරු කුඩු භාවිතා කිරීමයි. එබැවින්, සාම්ප්‍රදායික තාප ඉසීම මේ සඳහා භාවිතා කළ නොහැකි බව පැහැදිලිය. මෙයට හේතුව ලෝහමය වීදුරු කුඩු ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ස්ඵටිකීකරණය වීමයි.
වෛද්‍ය සහ ආහාර කර්මාන්තවල භාවිතා වන මෙවලම් බොහොමයක් ශල්‍ය උපකරණ නිෂ්පාදනය සඳහා 12 සහ 20 wt% අතර ක්‍රෝමියම් අන්තර්ගතයක් සහිත ඔස්ටෙනිටික් මල නොබැඳෙන වානේ මිශ්‍ර ලෝහ (SUS316 සහ SUS304) වලින් සාදා ඇත. වානේ මිශ්‍ර ලෝහවල මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍යයක් ලෙස ක්‍රෝමියම් ලෝහය භාවිතා කිරීමෙන් සම්මත වානේ මිශ්‍ර ලෝහවල විඛාදන ප්‍රතිරෝධය බෙහෙවින් වැඩි දියුණු කළ හැකි බව සාමාන්‍යයෙන් පිළිගැනේ. මල නොබැඳෙන වානේ මිශ්‍ර ලෝහ, ඒවායේ ඉහළ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය තිබියදීත්, සැලකිය යුතු ප්‍රති-ක්ෂුද්‍ර ජීවී ගුණාංග ප්‍රදර්ශනය නොකරයි38,39. මෙය ඒවායේ ඉහළ විඛාදන ප්‍රතිරෝධයට වඩා වෙනස් වේ. මෙයින් පසු, ආසාදන හා දැවිල්ල වර්ධනය වීම පුරෝකථනය කළ හැකිය, එය ප්‍රධාන වශයෙන් මල නොබැඳෙන වානේ ජෛව ද්‍රව්‍ය මතුපිට බැක්ටීරියා ඇලීම සහ ජනපදකරණය නිසා ඇතිවේ.බැක්ටීරියා ඇලීම සහ ජෛව පටල සෑදීමේ මාර්ග සමඟ සම්බන්ධ සැලකිය යුතු දුෂ්කරතා හේතුවෙන් සැලකිය යුතු දුෂ්කරතා ඇති විය හැකි අතර, එය සෞඛ්‍ය පිරිහීමට හේතු විය හැකි අතර, එය මිනිස් සෞඛ්‍යයට සෘජුව හෝ වක්‍රව බලපාන බොහෝ ප්‍රතිවිපාක ඇති කළ හැකිය.
මෙම අධ්‍යයනය, ප්‍රතිබැක්ටීරීය පටල/SUS304 මතුපිට ආරක්ෂණ ආලේපනය නිෂ්පාදනය සඳහා MA තාක්ෂණය (වගුව 1) භාවිතා කරමින් ලෝහමය වීදුරු සහිත Cu-Zr-Ni ත්‍රිත්ව කුඩු නිෂ්පාදනය කිරීමේ ශක්‍යතාව විමර්ශනය කිරීම සඳහා, කුවේට් විද්‍යාව දියුණු කිරීම සඳහා වූ පදනම (KFAS) විසින් අරමුදල් සපයන ලද ව්‍යාපෘතියක පළමු අදියර වේ. 2023 ජනවාරි මාසයේ ආරම්භ වීමට නියමිත ව්‍යාපෘතියේ දෙවන අදියරේදී, පද්ධතියේ විද්‍යුත් රසායනික විඛාදන ලක්ෂණ සහ යාන්ත්‍රික ගුණාංග විස්තරාත්මකව පරීක්ෂා කරනු ලැබේ. විවිධ බැක්ටීරියා විශේෂ සඳහා සවිස්තරාත්මක ක්ෂුද්‍රජීව විද්‍යාත්මක පරීක්ෂණ සිදු කරනු ලැබේ.
මෙම පත්‍රිකාවේ, රූප විද්‍යාත්මක සහ ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ මත පදනම්ව, වීදුරු සෑදීමේ හැකියාව (GFA) මත Zr මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය අන්තර්ගතයේ බලපෑම සාකච්ඡා කෙරේ. ඊට අමතරව, ආලේපිත ලෝහ වීදුරු කුඩු ආලේපනය/SUS304 සංයුක්තයේ ප්‍රතිබැක්ටීරීය ගුණාංග ද සාකච්ඡා කරන ලදී. තවද, නිපදවන ලද ලෝහ වීදුරු පද්ධතිවල උප සිසිලන ද්‍රව කලාපය තුළ සීතල ඉසීමේදී සිදුවන ලෝහ වීදුරු කුඩු වල ව්‍යුහාත්මක පරිවර්තනයේ හැකියාව විමර්ශනය කිරීම සඳහා වත්මන් කටයුතු සිදු කර ඇත. නියෝජිත උදාහරණ ලෙස, මෙම අධ්‍යයනයේ දී Cu50Zr30Ni20 සහ Cu50Zr20Ni30 ලෝහ වීදුරු මිශ්‍ර ලෝහ භාවිතා කර ඇත.
මෙම කොටසේදී, අඩු ශක්ති බෝල ඇඹරීමේදී මූලද්‍රව්‍ය Cu, Zr සහ Ni කුඩු වල රූප විද්‍යාත්මක වෙනස්කම් ඉදිරිපත් කෙරේ. නිදර්ශන උදාහරණ ලෙස, Cu50Zr20Ni30 සහ Cu50Zr40Ni10 වලින් සමන්විත විවිධ පද්ධති දෙකක් නියෝජිත උදාහරණ ලෙස භාවිතා කරනු ඇත. ඇඹරුම් අවධියේදී නිපදවන ලද කුඩු වල ලෝහ විද්‍යාත්මක ලක්ෂණ මගින් පෙන්නුම් කරන පරිදි, MA ක්‍රියාවලිය වෙනස් අදියර තුනකට බෙදිය හැකිය (රූපය 3).
බෝල ඇඹරුම් කාලයේ විවිධ අවධීන්ගෙන් පසුව ලබාගත් යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර ලෝහ (MA) කුඩු වල ලෝහ විද්‍යාත්මක ලක්ෂණ. 3, 12 සහ 50 h අඩු ශක්ති බෝල ඇඹරුම් කාලයෙන් පසුව ලබාගත් MA සහ Cu50Zr40Ni10 කුඩු වල ක්ෂේත්‍ර විමෝචන ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (FE-SEM) රූප Cu50Zr20Ni30 පද්ධතිය සඳහා (a), (c) සහ (e) හි දක්වා ඇති අතර, එම MA හි කාලයෙන් පසු ගන්නා ලද Cu50Zr40Ni10 පද්ධතියේ අනුරූප රූප (b), (d) සහ (f) හි දක්වා ඇත.
බෝල ඇඹරීමේදී, ලෝහ කුඩු වෙත මාරු කළ හැකි ඵලදායී චාලක ශක්තිය, රූපය 1a හි දැක්වෙන පරිදි පරාමිතීන්ගේ සංයෝජනය මගින් බලපායි. මෙයට බෝල සහ කුඩු අතර ගැටුම්, ඇඹරුම් මාධ්‍ය අතර හෝ අතර සිරවී ඇති කුඩු සම්පීඩ්‍ය ලෙස කැපීම, වැටෙන බෝලවල බලපෑම, චලනය වන බෝල ඇඹරුම් මාධ්‍ය අතර කුඩු ඇදගෙන යාම නිසා කැපීම සහ ඇඳීම සහ බෝග බර හරහා පැතිරෙන වැටෙන බෝල හරහා ගමන් කරන කම්පන තරංග ඇතුළත් වේ (රූපය 1a). MA (3 h) හි මුල් අවධියේදී සීතල වෑල්ඩින් කිරීම හේතුවෙන් මූලද්‍රව්‍ය Cu, Zr සහ Ni කුඩු දැඩි ලෙස විකෘති වූ අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස විශාල කුඩු අංශු (> 1 mm විෂ්කම්භය) ඇති විය. මෙම විශාල සංයුක්ත අංශු, රූපය 3a,b හි පෙන්වා ඇති පරිදි මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය (Cu, Zr, Ni) ඝන ස්ථර සෑදීම මගින් සංලක්ෂිත වේ. MA කාලය පැය 12 දක්වා (අතරමැදි අවධිය) වැඩි කිරීමෙන් බෝල මෝලෙහි චාලක ශක්තිය වැඩි වූ අතර, රූපයේ දැක්වෙන පරිදි සංයුක්ත කුඩු සියුම් කුඩු (200 µm ට අඩු) බවට වියෝජනය විය. 3c,d. මෙම අදියරේදී, යොදන ලද කැපුම් බලය රූපය 3c,d හි පෙන්වා ඇති පරිදි, සියුම් Cu, Zr, Ni ඉඟි ස්ථර සහිත නව ලෝහ මතුපිටක් සෑදීමට හේතු වේ. ස්ථර පිරිපහදු කිරීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, නව අදියර ජනනය කිරීම සඳහා පෙති වල අතුරුමුහුණතෙහි ඝන අවධි ප්‍රතික්‍රියා සිදු වේ.
MA ක්‍රියාවලියේ උච්චතම අවස්ථාවෙහිදී (පැය 50 කට පසු), පියලි සහිත ලෝහ විද්‍යාව තරමක් දෘශ්‍යමාන විය (රූපය 3e,f), නමුත් කුඩු වල ඔප දැමූ මතුපිට දර්පණ ලෝහ විද්‍යාව පෙන්නුම් කළේය. මෙයින් අදහස් කරන්නේ MA ක්‍රියාවලිය අවසන් වී ඇති අතර තනි ප්‍රතික්‍රියා අවධියක් නිර්මාණය වී ඇති බවයි. රූපය 3e (I, II, III), f, v, vi) හි සුචිගත කර ඇති කලාපවල මූලද්‍රව්‍ය සංයුතිය තීරණය කරනු ලැබුවේ ශක්ති විසරණ X-කිරණ වර්ණාවලීක්ෂය (EDS) (IV) සමඟ ඒකාබද්ධ වූ ක්ෂේත්‍ර විමෝචන ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (FE-SEM) භාවිතා කිරීමෙනි.
වගුව 2 හි, මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍යවල මූලද්‍රව්‍ය සාන්ද්‍රණය රූපය 3e,f හි තෝරාගත් එක් එක් කලාපයේ මුළු බරෙන් ප්‍රතිශතයක් ලෙස දක්වා ඇත. මෙම ප්‍රතිඵල වගුව 1 හි ලැයිස්තුගත කර ඇති Cu50Zr20Ni30 සහ Cu50Zr40Ni10 හි ආරම්භක නාමික සංයුති සමඟ සංසන්දනය කිරීමේදී, මෙම අවසාන නිෂ්පාදන දෙකෙහි සංයුති නාමික සංයුතිවලට බෙහෙවින් සමාන අගයන් ඇති බව දැකිය හැකිය. තවද, රූපය 3e,f හි ලැයිස්තුගත කර ඇති කලාප සඳහා සාපේක්ෂ සංරචක අගයන් එක් කලාපයකින් තවත් කලාපයකට එක් එක් සාම්පලයේ සංයුතියේ සැලකිය යුතු පිරිහීමක් හෝ උච්චාවචනයක් අදහස් නොකරයි. එක් කලාපයකින් තවත් කලාපයකට සංයුතියේ වෙනසක් නොමැති බව මෙයින් සනාථ වේ. මෙය වගුව 2 හි පෙන්වා ඇති පරිදි සමජාතීය මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු නිෂ්පාදනයට යොමු කරයි.
රූපය 4a-d හි දැක්වෙන පරිදි, අවසාන නිෂ්පාදනය වන Cu50(Zr50−xNix) කුඩු වල FE-SEM ක්ෂුද්‍ර ග්‍රැෆ් 50 MA වාරයකට පසුව ලබා ගන්නා ලදී, එහිදී x පිළිවෙලින් 10, 20, 30 සහ 40 වේ.%. මෙම ඇඹරුම් පියවරෙන් පසු, වැන් ඩර් වෝල්ස් ආචරණය හේතුවෙන් කුඩු එකතු වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස රූපය 4 හි දැක්වෙන පරිදි 73 සිට 126 nm දක්වා විෂ්කම්භයක් සහිත අතිශය සියුම් අංශු වලින් සමන්විත විශාල එකතු කිරීම් සෑදේ.
MA කාලය පැය 50 න් පසු ලබාගත් Cu50(Zr50−xNix) කුඩු වල රූප විද්‍යාත්මක ලක්ෂණ. Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30, Cu50Zr10Ni40 පද්ධති සඳහා, MA කාලයන් 50 න් පසු ලබාගත් කුඩු වල FE-SEM රූප පිළිවෙලින් (a), (b), (c) සහ (d) හි දක්වා ඇත.
කුඩු සීතල ඉසින පෝෂකයකට පැටවීමට පෙර, ඒවා මුලින්ම විශ්ලේෂණාත්මක ශ්‍රේණියේ එතනෝල් වල විනාඩි 15 ක් sonicated කර පසුව පැය 2 ක් 150°C දී වියළන ලදී. ආලේපන ක්‍රියාවලිය පුරා බොහෝ විට සැලකිය යුතු ගැටළු ඇති කරන සමුච්චයකරණයට සාර්ථකව සටන් කිරීමට මෙම පියවර ගත යුතුය. MA ක්‍රියාවලිය අවසන් වූ පසු, මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු වල සමජාතීයතාවය විමර්ශනය කිරීම සඳහා තවදුරටත් ලක්ෂණ සිදු කරන ලදී. රූපය 5a-d පිළිවෙලින් M කාලයෙන් පැය 50 කට පසුව ලබාගත් Cu50Zr30Ni20 මිශ්‍ර ලෝහයේ Cu, Zr සහ Ni මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍යවල FE-SEM ක්ෂුද්‍ර ග්‍රැෆි සහ අනුරූප EDS රූප පෙන්වයි. මෙම පියවරෙන් පසු නිපදවන මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු සමජාතීය බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය, මන්ද ඒවා රූප සටහන 5 හි පෙන්වා ඇති පරිදි උප-නැනෝමීටර මට්ටමෙන් ඔබ්බට කිසිදු සංයුති උච්චාවචනයක් නොපෙන්වයි.
FE-SEM/ශක්ති විසරණ X-කිරණ වර්ණාවලීක්ෂය (EDS) මගින් 50 MA වාරයකට පසු ලබාගත් MG Cu50Zr30Ni20 කුඩු වල රූප විද්‍යාව සහ දේශීය මූලද්‍රව්‍ය ව්‍යාප්තිය.(a) (b) Cu-Kα, (c) Zr-Lα සහ (d) Ni-Kα රූපවල SEM සහ X-කිරණ EDS සිතියම්ගත කිරීම.
MA කාලය පැය 50 න් පසු ලබාගත් යාන්ත්‍රිකව මිශ්‍ර කරන ලද Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20, Cu50Zr20Ni30 සහ Cu50Zr20Ni30 කුඩු වල XRD රටා පිළිවෙලින් රූපය 6a–d හි දක්වා ඇත. ඇඹරීමේ මෙම අදියරෙන් පසු, විවිධ Zr සාන්ද්‍රණයන් සහිත සියලුම සාම්පල රූපය 6 හි පෙන්වා ඇති ලාක්ෂණික හැලෝ විසරණ රටා සහිත අස්ඵටික ව්‍යුහයන් පෙන්නුම් කළේය.
MA කාලය පැය 50 කට පසු (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 සහ (d) Cu50Zr20Ni30 කුඩු වල XRD රටා. ව්‍යතිරේකයකින් තොරව සියලුම සාම්පලවල අස්ඵටික අවධියක් සෑදීම ඇඟවුම් කරන හැලෝ විසරණ රටාවක් පෙන්නුම් කරන ලදී.
විවිධ MA කාලවලදී බෝල ඇඹරීමෙන් ඇතිවන කුඩු වල ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම් නිරීක්ෂණය කිරීමට සහ දේශීය ව්‍යුහය තේරුම් ගැනීමට ක්ෂේත්‍ර විමෝචන අධි-විභේදන සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (FE-HRTEM) භාවිතා කරන ලදී. Cu50Zr30Ni20 සහ Cu50Zr40Ni10 කුඩු සඳහා ඇඹරීමේ මුල් (පැය 6) සහ අතරමැදි (පැය 18) අවධීන්ගෙන් පසුව ලබාගත් කුඩු වල FE-HRTEM රූප පිළිවෙලින් රූපය 7a,c හි දක්වා ඇත. MA පැය 6 න් පසු නිපදවන ලද කුඩු වල දීප්තිමත් ක්ෂේත්‍ර රූපය (BFI) ට අනුව, කුඩු fcc-Cu, hcp-Zr සහ fcc-Ni මූලද්‍රව්‍යවල හොඳින් අර්ථ දක්වා ඇති මායිම් සහිත විශාල ධාන්‍ය වලින් සමන්විත වන අතර රූපය 7a හි පෙන්වා ඇති පරිදි ප්‍රතික්‍රියා අවධිය සෑදී ඇති බවට කිසිදු සලකුණක් නොමැත. තවද, (a) හි මැද කලාපයෙන් ලබාගත් සහසම්බන්ධිත තෝරාගත් ප්‍රදේශ විවර්තන රටාව (SADP) මගින් කස්ප් විවර්තන රටාවක් (රූපය 7b) හෙළි කරන ලදී, එය විශාල ස්ඵටික තිබීම සහ ප්‍රතික්‍රියාශීලී අවධියක් නොමැති බව පෙන්නුම් කරයි.
මුල් (පැය 6) සහ අතරමැදි (පැය 18) අවධීන්ගෙන් පසුව ලබාගත් MA කුඩු වල දේශීය ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ. (අ) ක්ෂේත්‍ර විමෝචන අධි විභේදන සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (FE-HRTEM), සහ (ආ) පැය 6 ක් සඳහා MA ප්‍රතිකාරයෙන් පසු Cu50Zr30Ni20 කුඩු වල අනුරූප තෝරාගත් ප්‍රදේශ විවර්තන රටාව (SADP). පැය 18 ක MA කාලයකින් පසුව ලබාගත් Cu50Zr40Ni10 හි FE-HRTEM රූපය (ඇ) හි දක්වා ඇත.
රූපය 7c හි පෙන්වා ඇති පරිදි, MA කාලසීමාව පැය 18 දක්වා දීර්ඝ කිරීම නිසා ප්ලාස්ටික් විරූපණය සමඟ ඒකාබද්ධව දැඩි දැලිස් දෝෂ ඇති විය. MA ක්‍රියාවලියේ මෙම අතරමැදි අවධියේදී, කුඩු ගොඩගැසීමේ දෝෂ, දැලිස් දෝෂ සහ ලක්ෂ්‍ය දෝෂ ඇතුළු විවිධ දෝෂ ප්‍රදර්ශනය කරයි (රූපය 7). මෙම දෝෂ නිසා විශාල ධාන්‍ය ඒවායේ ධාන්‍ය මායිම් දිගේ 20 nm ට අඩු ප්‍රමාණයේ උප ධාන්‍ය බවට බෙදී යයි (රූපය 7c).
පැය 36 MA කාලයක් සඳහා ඇඹරූ Cu50Z30Ni20 කුඩු වල දේශීය ව්‍යුහය, රූපය 8a හි දැක්වෙන පරිදි, අස්ඵටික සියුම් අනුකෘතියක ඇතුළත් කර ඇති අතිශය සියුම් නැනෝ ධාන්‍ය සෑදීමක් ඇත. දේශීය EDS විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ රූපය 8a හි දැක්වෙන එම නැනෝ පොකුරු සකස් නොකළ Cu, Zr සහ Ni කුඩු මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය සමඟ සම්බන්ධ වී ඇති බවයි. ඒ සමඟම, අනුකෘතියේ Cu අන්තර්ගතය ~32 at.% (කෙට්ටු ප්‍රදේශය) සිට ~74 at.% (පොහොසත් ප්‍රදේශය) දක්වා උච්චාවචනය වූ අතර එය විෂමජාතීය නිෂ්පාදන සෑදීම පෙන්නුම් කරයි. තවද, මෙම අදියරේදී ඇඹරීමෙන් පසු ලබාගත් කුඩු වල අනුරූප SADPs, රූපය 8b හි පෙන්වා ඇති පරිදි, එම අමු මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය සමඟ සම්බන්ධ තියුණු ලක්ෂ්‍ය සමඟ අතිච්ඡාදනය වන අස්ඵටික අවධියේ හැලෝ-විසරණ ප්‍රාථමික සහ ද්විතියික වළලු පෙන්වයි.
36 h-Cu50Zr30Ni20 කුඩු නැනෝ පරිමාණ දේශීය ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ වලින් ඔබ්බට.(අ) දීප්තිමත් ක්ෂේත්‍ර රූපය (BFI) සහ අනුරූප (ආ) පැය 36 MA කාලයක් සඳහා ඇඹරීමෙන් පසු ලබාගත් Cu50Zr30Ni20 කුඩු වල SADP.
MA ක්‍රියාවලියේ අවසානයට ආසන්නව (පැය 50), Cu50(Zr50−xNix), X; 10, 20, 30 සහ 40 at.% කුඩු වල රූපය 9a–d හි පෙන්වා ඇති පරිදි නොවරදවාම ලිබ්‍රින්ටයින් අමෝෆස් අවධි රූප විද්‍යාවක් ඇත. එක් එක් සංයුතියේ අනුරූප SADP හි, ලක්ෂ්‍ය-සමාන විවර්තන හෝ තියුණු වළයාකාර රටා අනාවරණය කර ගත නොහැක. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ සැකසූ ස්ඵටිකරූපී ලෝහයක් නොමැති බවත්, ඒ වෙනුවට අමෝෆස් මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු සෑදී ඇති බවත්ය. අවසාන නිෂ්පාදන ද්‍රව්‍යයේ අමෝෆස් අවධි වර්ධනය සඳහා සාක්ෂි ලෙස හැලෝ විසරණ රටා පෙන්වන මෙම සහසම්බන්ධිත SADPs ද භාවිතා කරන ලදී.
MA හි පැය 50 කට පසු ලබාගත් (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 සහ (d) Cu50Zr10Ni40 හි MG Cu50 (Zr50−xNix) පද්ධතියේ අවසාන නිෂ්පාදනයේ දේශීය ව්‍යුහය.FE-HRTEM සහ සහසම්බන්ධිත නැනෝ කදම්භ විවර්තන රටා (NBDP).
He වායු ප්‍රවාහය යටතේ ගුණාංගවල අවකල ස්කෑනිං කැලරිමිතිය (DSC) භාවිතයෙන් අස්ඵටික Cu50(Zr50−xNix) පද්ධතියේ Ni අන්තර්ගතයේ (x) ශ්‍රිතයක් ලෙස වීදුරු සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වයේ (Tg), උප සිසිලන ද්‍රව කලාපයේ (ΔTx) සහ ස්ඵටිකීකරණ උෂ්ණත්වයේ (Tx) තාප ස්ථායිතාව විමර්ශනය කර ඇත. MA කාලය පැය 50 න් පසු ලබාගත් Cu50Zr40Ni10, Cu50Zr30Ni20 සහ Cu50Zr10Ni40 අස්ඵටික මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු වල DSC අංශු පිළිවෙලින් රූපය 10a, b, e හි දක්වා ඇත. අස්ඵටික Cu50Zr20Ni30 හි DSC වක්‍රය රූපය 10c හි වෙන වෙනම දක්වා ඇත. මේ අතර, DSC හි ~700 °C දක්වා රත් කරන ලද Cu50Zr30Ni20 සාම්පලය රූපය 10d හි දක්වා ඇත.
වීදුරු සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වය (Tg), ස්ඵටිකීකරණ උෂ්ණත්වය (Tx) සහ උපසිසිල් කළ ද්‍රව කලාපය (ΔTx) මගින් සුචිගත කර ඇති පරිදි, පැය 50 ක MA කාලයකින් පසුව ලබාගත් Cu50(Zr50−xNix) MG කුඩු වල තාප ස්ථායිතාව. පැය 50 ක MA කාලයකින් පසු (a) Cu50Zr40Ni10, (b) Cu50Zr30Ni20, (c) Cu50Zr20Ni30 සහ (e) Cu50Zr10Ni40 MG මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු වල අවකල ස්කෑනිං කැලරිමානක (DSC) තාප රූප සටහන්. DSC හි ~700 °C දක්වා රත් කරන ලද Cu50Zr30Ni20 සාම්පලයේ X-කිරණ විවර්තන (XRD) රටාව (d) හි දක්වා ඇත.
රූපය 10 හි දැක්වෙන පරිදි, විවිධ Ni සාන්ද්‍රණයන් (x) සහිත සියලුම සංයුතිවල DSC වක්‍ර මඟින් වෙනස් අවස්ථා දෙකක් පෙන්නුම් කරයි, එකක් තාප අවශෝෂක සහ අනෙක තාප අවශෝෂක. පළමු තාප අවශෝෂක සිදුවීම Tg ට අනුරූප වන අතර දෙවැන්න Tx ට සම්බන්ධ වේ. Tg සහ Tx අතර පවතින තිරස් පරතරය කලාපය උප සිසිලන ද්‍රව කලාපය ලෙස හැඳින්වේ (ΔTx = Tx – Tg). ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ Cu50Zr40Ni10 සාම්පලයේ Tg සහ Tx (රූපය 10a), 526°C සහ 612°C හි තබා ඇති අතර, අන්තර්ගතය (x) පිළිවෙලින් 482°C සහ 563°C හි අඩු උෂ්ණත්ව පැත්ත දෙසට 20 at.% දක්වා මාරු කරන බවයි. රූපය 10b හි පෙන්වා ඇති පරිදි. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, Cu50Zr40Ni10 හි ΔTx Cu50Zr30Ni20 සඳහා 86 °C (රූපය 10a) සිට 81 °C දක්වා අඩු වේ. (රූපය 10b).MG Cu50Zr40Ni10 මිශ්‍ර ලෝහය සඳහා, Tg, Tx සහ ΔTx අගයන් 447°C, 526°C සහ 79°C මට්ටම දක්වා අඩු වී ඇති බව ද නිරීක්ෂණය විය (රූපය 10b). මෙයින් පෙන්නුම් කරන්නේ Ni අන්තර්ගතයේ වැඩිවීම MG මිශ්‍ර ලෝහයේ තාප ස්ථායිතාවයේ අඩුවීමට හේතු වන බවයි. ඊට වෙනස්ව, MG Cu50Zr20Ni30 මිශ්‍ර ලෝහයේ Tg අගය (507 °C) MG Cu50Zr40Ni10 මිශ්‍ර ලෝහයට වඩා අඩුය; කෙසේ වෙතත්, එහි Tx පෙර (612 °C) ට සැසඳිය හැකි අගයක් පෙන්වයි. එබැවින්, රූපය 10c හි පෙන්වා ඇති පරිදි, ΔTx ඉහළ අගයක් (87°C) ප්‍රදර්ශනය කරයි.
MG Cu50Zr20Ni30 මිශ්‍ර ලෝහය උදාහරණයක් ලෙස ගනිමින්, MG Cu50(Zr50−xNix) පද්ධතිය, තියුණු තාපජ උච්චයක් හරහා fcc-ZrCu5, orthorhombic-Zr7Cu10 සහ orthorhombic-ZrNi (රූපය 10c) හි ස්ඵටික අවධීන් වෙත ස්ඵටිකීකරණය වේ. මෙම අස්ඵටික සිට ස්ඵටිකරූපී අවධි සංක්‍රාන්තිය MG සාම්පලයේ XRD මගින් තහවුරු කරන ලදී (රූපය 10d), එය DSC හි 700 °C දක්වා රත් කරන ලදී.
රූපය 11 වත්මන් කාර්යයේදී සිදු කරන ලද සීතල ඉසින ක්‍රියාවලියේදී ගන්නා ලද ඡායාරූප පෙන්වයි. මෙම අධ්‍යයනයේ දී, MA කාලය පැය 50 න් පසු සංස්ලේෂණය කරන ලද ලෝහ වීදුරු වැනි කුඩු අංශු (Cu50Zr20Ni30 උදාහරණයක් ලෙස ගනිමින්) ප්‍රතිබැක්ටීරීය අමුද්‍රව්‍ය ලෙස භාවිතා කරන ලද අතර, මල නොබැඳෙන වානේ තහඩුව (SUS304) සීතල ඉසින තාක්ෂණයෙන් ආලේප කරන ලදී. තාප ඉසින තාක්‍ෂණ ශ්‍රේණියේ ආලේපනය සඳහා සීතල ඉසින ක්‍රමය තෝරා ගන්නා ලද්දේ එය තාප ඉසින ශ්‍රේණියේ වඩාත්ම කාර්යක්ෂම ක්‍රමය වන අතර අදියර සංක්‍රාන්තිවලට යටත් නොවන අස්ඵටික සහ නැනෝ ස්ඵටික කුඩු වැනි ලෝහ පරිවෘත්තීය උෂ්ණත්ව සංවේදී ද්‍රව්‍ය සඳහා භාවිතා කළ හැකි බැවිනි.මෙම ක්‍රමය තෝරා ගැනීමේ ප්‍රධාන සාධකය මෙයයි. සීතල ඉසින ක්‍රියාවලිය සිදු කරනු ලබන්නේ උපස්ථරය හෝ කලින් තැන්පත් කරන ලද අංශු සමඟ බලපෑම මත අංශුවල චාලක ශක්තිය ප්ලාස්ටික් විරූපණය, වික්‍රියාව සහ තාපය බවට පරිවර්තනය කරන ඉහළ ප්‍රවේග අංශු භාවිතා කිරීමෙනි.
550 °C දී MG ආලේපනය/SUS 304 අඛණ්ඩව පස් වතාවක් සකස් කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ලද සීතල ඉසින ක්‍රියා පටිපාටිය ක්ෂේත්‍ර ඡායාරූපවලින් දැක්වේ.
අංශුවල චාලක ශක්තිය සහ ඒ අනුව ආලේපන සෑදීමේදී එක් එක් අංශුවේ ගම්‍යතාවය, ප්ලාස්ටික් විරූපණය (උපස්ථරයේ ආරම්භක අංශු සහ අංශු-අංශු අන්තර්ක්‍රියා සහ අංශු අන්තර්ක්‍රියා), හිස්තැන් ඒකාබද්ධ කිරීම, අංශු-අංශු භ්‍රමණය, වික්‍රියාව සහ අවසානයේ තාපය වැනි යාන්ත්‍රණයන් හරහා වෙනත් ශක්ති ආකාර බවට පරිවර්තනය කළ යුතුය. 39. තවද, පැමිණෙන සියලුම චාලක ශක්තිය තාපය සහ වික්‍රියා ශක්තිය බවට පරිවර්තනය නොවේ නම්, ප්‍රතිඵලය ප්‍රත්‍යාස්ථ ගැටුමකි, එයින් අදහස් වන්නේ අංශු බලපෑමෙන් පසු ආපසු පැනීමයි. අංශු/උපස්ථර ද්‍රව්‍යයට යොදන බලපෑම් ශක්තියෙන් 90% ක් දේශීය තාපය බවට පරිවර්තනය වන බව පෙන්වා දී ඇත. තවද, බලපෑම් ආතතිය යොදන විට, ස්පර්ශ අංශු/උපස්ථර කලාපයේ ඉතා කෙටි කාලයක් තුළ ඉහළ ප්ලාස්ටික් වික්‍රියා අනුපාත ලබා ගනී.41,42.
ප්ලාස්ටික් විරූපණය සාමාන්‍යයෙන් ශක්ති විසර්ජන ක්‍රියාවලියක් ලෙස හෝ වඩාත් නිශ්චිතව, අන්තර් මුහුණත කලාපයේ තාප ප්‍රභවයක් ලෙස සැලකේ. කෙසේ වෙතත්, අන්තර් මුහුණත කලාපයේ උෂ්ණත්වය වැඩිවීම සාමාන්‍යයෙන් අන්තර් මුහුණත දියවීම නිපදවීමට හෝ පරමාණුක අන්තර් විසරණය සැලකිය යුතු ලෙස ප්‍රවර්ධනය කිරීමට ප්‍රමාණවත් නොවේ. සීතල ඉසින ක්‍රම භාවිතා කරන විට සිදුවන කුඩු ඇලවීම සහ තැන්පත් වීම කෙරෙහි මෙම ලෝහමය වීදුරු කුඩු වල ගුණාංගවල බලපෑම කතුවරුන් දන්නා කිසිදු ප්‍රකාශනයක් විමර්ශනය නොකරයි.
MG Cu50Zr20Ni30 මිශ්‍ර ලෝහ කුඩු වල BFI රූපය 12a හි දැකිය හැකි අතර එය SUS 304 උපස්ථරය මත ආලේප කර ඇත (රූප 11, 12b). රූපයෙන් දැකිය හැකි පරිදි, ආලේපිත කුඩු ඒවායේ මුල් අස්ඵටික ව්‍යුහය පවත්වා ගෙන යන බැවින් ඒවාට කිසිදු ස්ඵටික ලක්ෂණ හෝ දැලිස් දෝෂ නොමැතිව සියුම් ලිබ්‍රින්ත් ව්‍යුහයක් ඇත. අනෙක් අතට, රූපය MG-ආලේපිත කුඩු අනුකෘතියට ඇතුළත් කර ඇති නැනෝ අංශු මගින් යෝජනා කරන පරිදි බාහිර අවධියක් පවතින බව පෙන්නුම් කරයි (රූපය 12a). රූපය 12c කලාපය I (රූපය 12a) හා සම්බන්ධ සුචිගත නැනෝ කදම්භ විවර්තන රටාව (NBDP) නිරූපණය කරයි. රූපය 12c හි පෙන්වා ඇති පරිදි, NBDP අස්ඵටික ව්‍යුහයේ දුර්වල හැලෝ විසරණ රටාවක් ප්‍රදර්ශනය කරන අතර ස්ඵටිකරූපී විශාල ඝනක Zr2Ni මෙටාස්ටේබල් සහ ටෙට්‍රාගෝනල් CuO අවධියට අනුරූප තියුණු පැල්ලම් සමඟ සහජීවනයෙන් පවතී. CuO සෑදීම ඉසින තුවක්කුවේ තුණ්ඩයේ සිට SUS 304 දක්වා විවෘතව ගමන් කරන විට කුඩු ඔක්සිකරණය වීම නිසා විය හැකිය. සුපර්සොනික් ප්‍රවාහය යටතේ වාතය. අනෙක් අතට, ලෝහමය වීදුරු කුඩු වල අපගමනය 550 °C දී විනාඩි 30 ක් සීතල ඉසින ප්‍රතිකාරයෙන් පසු විශාල ඝන අවධි සෑදීමට හේතු විය.
(අ) (ආ) SUS 304 උපස්ථරය මත ආලේප කරන ලද MG කුඩු වල FE-HRTEM රූපය (රූපයේ ඇතුළත් කිරීම). (අ) හි දැක්වෙන චක්‍රලේඛ සංකේතයේ දර්ශක NBDP (ඇ) හි දක්වා ඇත.
විශාල ඝනක Zr2Ni නැනෝ අංශු සෑදීම සඳහා මෙම විභව යාන්ත්‍රණය සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා, ස්වාධීන අත්හදා බැලීමක් සිදු කරන ලදී. මෙම අත්හදා බැලීමේදී, කුඩු SUS 304 උපස්ථරයේ දිශාවට 550 °C දී ඉසින තුවක්කුවකින් ඉසින ලදී; කෙසේ වෙතත්, කුඩු වල ඇනීලිං බලපෑම පැහැදිලි කිරීම සඳහා, ඒවා හැකි ඉක්මනින් (තත්පර 60 ක් පමණ) SUS304 තීරුවෙන් ඉවත් කරන ලදී. තැන්පත් වීමෙන් තත්පර 180 කට පමණ පසු උපස්ථරයෙන් කුඩු ඉවත් කරන ලද තවත් අත්හදා බැලීම් මාලාවක් සිදු කරන ලදී.
රූප 13a,b හි SUS 304 උපස්ථර මත තත්පර 60 සහ තත්පර 180 සඳහා තැන්පත් කරන ලද ඉසින ලද ද්‍රව්‍ය දෙකක ස්කෑන් සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය (STEM) මගින් ලබාගත් අඳුරු ක්ෂේත්‍ර රූප (DFI) පිළිවෙලින් පෙන්වයි. තත්පර 60 ක් සඳහා තැන්පත් කරන ලද කුඩු රූපයේ රූප විද්‍යාත්මක විස්තරයක් නොමැති අතර එය ලක්ෂණ රහිත බව පෙන්නුම් කරයි (රූපය 13a). XRD මගින් ද මෙය තහවුරු කරන ලද අතර, එමඟින් රූපය 14a හි දැක්වෙන පුළුල් ප්‍රාථමික සහ ද්විතියික විවර්තන උපරිමය මගින් පෙන්නුම් කරන පරිදි, මෙම කුඩු වල සාමාන්‍ය ව්‍යුහය අස්ඵටික බව පෙන්නුම් කරන ලදී. මේවායින් පෙන්නුම් කරන්නේ කුඩු එහි මුල් අස්ඵටික ව්‍යුහය රඳවා ගන්නා මෙටාස්ටේබල්/මෙසොෆේස් වර්ෂාපතනයක් නොමැති බවයි. ඊට වෙනස්ව, එකම උෂ්ණත්වයේ (550 °C) ඉසින ලද කුඩු, නමුත් තත්පර 180 ක් උපස්ථරය මත ඉතිරි වූ විට, රූපය 13b හි ඊතල මගින් දැක්වෙන පරිදි නැනෝ ප්‍රමාණයේ ධාන්‍යවල වර්ෂාපතනය පෙන්නුම් කරන ලදී.